Тестирање на јачината на адхезија на CVD TaC премазот и ризиците од лупење

За специјални премази на графитот, CVD TaC CVD sic облога Кај деловите од машините за производство на чипови на висока температура, лепливоста на облогата кон делот е најважна за животниот век на деловите. Слабата врска предизвикува мали пукнатини и лупење при процесите на топлина и ладење, генерирајќи загадувачи или нееднаква заштита и дефект на процесот. Многу делови изгледаат добро на почетокот во фабриката, а работ од нив се лупи по неколкукратна употреба. Затоа, јачината на врската треба да се тестира пред деловите да се користат во фабриката за да се избегне неочекуван дефект на машините.

Стандардни тестови за адхезија за CVD TaC премачкување на графитни подлоги

За да се утврди релативната цврстина, во фабриките се спроведуваат неколку квалитативни тестови; првиот е тестот за гребење. Тука, дијамантски врв се нанесува врз премазот под зголемена сила, а ако филмот пукне, се лупи или се одвои од графитниот слој предвреме, тоа покажува слаба адхезија. Ова е едноставен тест, но покажува јасни резултати пред деловите да влезат во употреба.

Друг брз тест е тестот со лента, каде што лепливата лента се нанесува на филмот, а потоа се отстранува; ако снегулките се одвојат со лентата, врската со графитната основа може да биде слаба. Ова е брз прелиминарен тест што се користи во лабораториите пред поригорозно тестирање.

Повтореното загревање и ладење е исто така исклучително популарно, бидејќи процесот совршено го имитира процесот на вистинска апликација. Цврстите премази не покажуваат несакани ефекти, додека послабите премази почнуваат да се лупат или да се лупат на работ. Во една фабричка ситуација, премазите откажаа при втората проверка откако беа постојано загревани (лупени на рабовите), иако ова се должеше на контаминација на подлогата пред апликацијата.

Тестирањето со извлекување (каде што столбот е залепен на премазот, а потоа се влече додека подлогата не се одвои од него) е другиот тест, кој дава вредност на континуум, е добар за споредба на серии, но може да потрае значително време за да се изврши. Тестирањето со вдлабнување се користи како визуелен и квантифицирачки тест, каде што тврда точка се забива во премазот и се мери степенот на формирање на пукнатини. Доколку се извршат правилно заедно, овие тестови обезбедуваат добар интегритет на премазот.

Рани предупредувачки знаци на лупење на TaC облогата во апликациите за епитаксија

Кај овие типови машини има многу малку случаи каде што одвојувањето на премазот се случува неочекувано. Најчесто се случува мала промена во делот, што останува незабележано. Промената на бојата на премазот се појавува доста рано. Новиот премаз треба да изгледа рамномерен и мазен, но под притисок, одреден дел изгледа без боја, особено по рабовите, аглите и областите со висока температура.

Честопати има и многу мало подигнување на работ што изгледа како постојан слој од премаз на границите ако се гледа во светлина под соодветен агол и/или со поголемо зголемување. На една фабричка линија, работник за чистење забележал фини честички прашина до работ на делот и открил дека веќе почнува да се лупи на работ.

Калестите пукнатини исто така укажуваат на проблем. Првичните пукнатини се фини и површински и се појавуваат во зони на топлински стрес, на крајот поврзувајќи се и формирајќи поголеми региони на лупење ако пукнатината не се поправи. Други суптилни индикатори вклучуваат зголемени нивоа на честички или прашина во комората.

Иако на премазот можеби нема видливи очигледни дефекти, честичките може да се распрснат од премазот за време на работата и може да се забележат на мониторите пред катастрофален дефект. Рапавоста може да се зголеми, бидејќи некогаш мазниот премаз развива зрнест изглед поради деградација на горниот слој на премазот.

Бидејќи мала грешка на работ може да се развие во поголем дефект што го нарушува квалитетот и бара застој на машината, важно е да се идентификуваат овие рани индикатори.

Ефекти на термички циклус врз епитаксијалните делови обложени со CVD TaC

Бидејќи обложените компоненти постојано се загреваат и ладат во текот на денот, со текот на времето се развиваат многу силни напрегања на облогата. Кога компонентите се загреваат, облогата и графитот се шират, но со различна брзина. Така, секој циклус на топлина развива напрегање помеѓу двата материјали на меѓумеморијата. Кога компонентата се лади, напрегањето се менува во спротивна насока. Еден циклус на загревање и ладење нема да предизвика никаква штета, но за време на стотици такви циклуси се развиваат мали внатрешни напрегања.

Облогата би била релативно мазна и стабилна, но по повторени циклуси на промени на температурата, би се развиле мали области на стрес на поострите рабови или нерамномерно загревање. Средината на компонентата би останала долго време, а надворешната страна на компонентата би се истрошила кај вистинските алатки. Мала пукнатина на работ на компонентите е чест пример, по бројна употреба би се појавила на работ и би почнала да расте како што стресот ја распаѓа по секој циклус на греење, а малите снегулки би се излупиле.

Со постојано загревање и ладење, внатрешната матрица на облогата се троши, така што малку компоненти би го поминале почетниот тест, но по продолжена употреба (неколку месеци) сè уште би биле склони кон оштетување. Во еден случај, деловите почнале да се лупат по неколку стотици циклуси поради брзото загревање, создавајќи екстремно голем стрес, за разлика од бавното загревање.

Методи за претходна обработка на површината за подобрување на јачината на лепење на премазот

Графитните делови мора да се подготват значително пред да се нанесе каков било вид премаз, за ​​да се залепи слојот. Лошата подготовка на добар премаз едноставно ќе резултира со премаз што ќе се распадне прерано. Длабинското чистење на графитниот дел е еден аспект од оваа подготовка. Графитот лесно заробува многу фина прашина, преостанати масла или честички од машинската обработка во своите пори. Овие предмети физички го спречуваат премазот да дојде во директен контакт со основата.

Дури и микроскопски слој од масло ќе создаде слаби зони во врската, кои ќе станат места каде што ќе започне лупењето. Обично се користат наменски раствори за чистење или понекогаш делот се пече во печка за да се отстранат сите длабоко насобрани остатоци.

Следно е да се осигура дека површината е малку рапава за да се зголеми ефективното прилепување што ќе го има премазот отколку ако површината е совршено мазна. Ова генерално се постигнува со пескарење или манипулирање со машински алати за да се постигне груба, но релативно стабилна површина за прилепување на која премазот механички ќе се „закачи“, или со употреба на плазма третмани кои моментално ја бомбардираат графитната површина со гас за да ја активираат и хемиски да ја предиспонираат да биде компатибилна со материјалите за премачкување, а притоа да немаат негативни ефекти врз обликот на подлогата.

Термичките третмани на графитните делови се користат пред премачкувањето, бидејќи печењето на делот на висока температура може да ги истисне заробените гасови во материјалот. Овие гасови потенцијално би можеле да излезат додека се нанесува премазот, создавајќи идеално место за слаба точка или плускавец под премазот. Овие процеси генерално се комбинираат.

Анализа на дефекти на прстени обложени со TaC што се користат во LPE (ASM) системи

Обложените графитни прстени работат под екстремни услови, вклучувајќи висока температура, висок проток на гас и термички циклуси. Механизмите за дефект на обложените графитни прстени најчесто се поврзуваат со стресот на облогата, квалитетот на површината и термичкиот замор.

Деламинација на рабовите каде што облогата има тенденција да се деламинира од рабовите на острите рабови и тенкиот дел бидејќи тие се подложени на забрзани стапки на ладење и загревање во споредба со деловите во обем. По започнувањето на подигнувањето на работ, овој феномен расте слично на отворање на патент по должината на работ.

На внатрешната површина може да се појави мало лупење каде што протокот на гас е поинтензивен и локално генерира жаришта. Во еден систем е откриена група фина црна прашина што е поврзана со фините пукнатини на внатрешниот ѕид на прстенот. Неуспехот на поврзувањето на меѓуслојот е уште еден фундаментален механизам; слабата адхезија под слојот се припишува на ненадејно, лупење на голема површина, обично од површина што не била правилно исчистена или гасови заробени на меѓуслојот што се шират.

Од друга страна, брзото термичко циркулирање создава термички шок при кој термичките напрегања можат брзо да се акумулираат на интерфејсот помеѓу премазот и основата. Во еден производствен процес, прстенот траел само неколку месеци. Иако на почетокот изгледало нормално, нивото на честички постојано се зголемувало и по отстранувањето, голем дел од премазот се распаднал во близина на точките на прицврстување.

Овој дефект е резултат на нерамномерно загревање и лошо чистење на рабовите пред премачкување. Иако дефектите обично се јавуваат од мали дефекти со текот на времето, редовните инспекции и стабилната температура на загревање можат да бидат добри превентивни мерки против дефекти од овој тип.